[發(fā)明專(zhuān)利]一種適用于3D打印的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611149031.9
• 申請(qǐng)日: 2016-12-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108219403A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-06-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張炳;劉剛;謝眾
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 黑龍江鑫達(dá)企業(yè)集團(tuán)有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C08L67/04
• 分類(lèi)號(hào): C08L67/04;C08L23/08;C08L51/06;C08L51/04;C08L25/14;C08K13/04;C08K7/06;C08K5/524;C08K5/20;C08K5/098;C08K5/42;C08K5/09;B33Y70/00
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本發(fā)明公開(kāi)了一種適用于3D打印的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，由下述重量份的組分組成：聚乳酸（PLA）：70?85份；碳纖維:10?20份；增韌劑：5?10份；相容劑：0.2?3.0份助劑：0.3?2.0份。所述增韌劑為聚烯烴彈性體（POE）；相容劑包括馬來(lái)酸酐接枝高分子，由甲基丙烯酸甲酯、丁二烯、苯乙烯共聚物共聚而成的三元共聚物；由苯乙烯、丙烯晴、甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚而成的三元共聚物（SAG）其中的一種。本發(fā)明制備的3D打印纖維增強(qiáng)復(fù)合材料無(wú)毒環(huán)保，綜合性能優(yōu)越，具有廣闊的市場(chǎng)前景及應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及3D打印領(lǐng)域，特別是涉及一種適用于3D打印的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。

背景技術(shù)

3D打印技術(shù)的發(fā)展對(duì)3D打印材料提出了新的要求，以熔融擠出成型技術(shù)為例，需要綜合考慮塑料熔絲尺寸和成型性能對(duì)噴頭溫度進(jìn)行設(shè)計(jì)，若要打印大型中空制件，則必須考慮如何將中心的填充材料與表層材料分離，還必須考慮兩者在分離前具有良好的粘結(jié)性，避免表層材料塌陷。

現(xiàn)有的3D打印耗材主要以聚乳酸,ABS、PA、PVA等單一材料為主，由于上述各種材料均存在著局限性，聚乳酸材料成本高、材料在55℃以上容易變形ABS(丙烯酸/丁二烯/苯乙烯三元共聚物)，一種常見(jiàn)的工程塑料，加工氣味重、在擠出加工中容易變形;PA為一種尼龍材料，價(jià)格昂貴、加工困難、加工氣味人，加工環(huán)境惡劣;PVA水溶性材料主要用于打印支持材料用量少，而且加工由于PVA分解容易產(chǎn)生有毒氣體。復(fù)合材料（Compositematerials）是以一種材料為基體（Matrix），以一種材料為增強(qiáng)體（reinforcement）組合而成的新材料。各種材料在性能上相互取長(zhǎng)補(bǔ)短，產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)，使復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料而滿足各種不同需求。從而拓寬了構(gòu)成材料的應(yīng)用范圍。雖然復(fù)合種類(lèi)非常豐富但很少見(jiàn)有復(fù)合材料用于3D打印耗材的應(yīng)用，主要的耗材材料還是以聚乳酸、ABS、PA、PVA等單一材料為主。聚乳酸/碳纖維復(fù)合材料不僅低碳環(huán)保、加工易、力學(xué)性能優(yōu)越、尺寸穩(wěn)定、表面光澤度高而且打印流暢等性能。

綜上所述，要拓寬3D打印耗材的種類(lèi)，提高耗材的物理性能，必須在現(xiàn)有耗材種類(lèi)進(jìn)行補(bǔ)充，復(fù)合材料不僅可以充分利用其中一種材料優(yōu)點(diǎn)還可以與另一種材料在性能上相互取長(zhǎng)補(bǔ)短，制備更加優(yōu)異的新材料，而且易于加工制得。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種適用于3D打印的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。該復(fù)合材料根據(jù)高分子材料的相容基本原理，通過(guò)合理選擇組合，進(jìn)行材料匹配，充分利用其中一種材料的優(yōu)點(diǎn)彌補(bǔ)另一種材料性能上的缺陷，得到低碳環(huán)保、力學(xué)性能優(yōu)越、尺寸穩(wěn)定、表面光澤度高等性能。

為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明的目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

（1）聚乳酸（PLA）：70-85份；碳纖維:10-20份；增韌劑：5-10份；相容劑：0.2-3.0份助劑：0.3-2.0份。所述增韌劑為聚烯烴彈性體（POE）；相容劑包括馬來(lái)酸酐接枝高分子，由甲基丙烯酸甲酯、丁二烯、苯乙烯共聚物共聚而成的三元共聚物；由苯乙烯、丙烯晴、甲基丙烯酸縮水甘油酯共聚而成的三元共聚物（SAG）其中的一種；

（2）所述相容劑馬來(lái)酸酐接枝高分子包括馬來(lái)酸酐接枝POE；

（3）所述助劑包括潤(rùn)滑劑、成核劑、分散劑、熱穩(wěn)定劑一種或幾種混合使用。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于：

（1）利用了碳纖維高強(qiáng)度、高模量，提高了聚乳酸的強(qiáng)度；

（2）利用加入相容劑，改善聚乳酸與碳纖維、增韌劑相界面結(jié)合強(qiáng)度，增加材料相容性，提高本3D打印復(fù)合材料綜合力學(xué)性能；

（3）本發(fā)明制備的3D打印復(fù)合材料無(wú)毒、低碳環(huán)保，綜合性能優(yōu)越，具有很高的經(jīng)濟(jì)價(jià)值和廣闊的市場(chǎng)前景。

具體實(shí)施方式